Разновидности зубчатых колес используемых

По форме зубьев шестерни бывают цилиндрическими с прямыми, косыми и шевронными зубьями, конические с прямыми и косыми зубьями, червячные. В кузнечно-прессовом оборудовании применяются цилиндрические шестерни: 1)дисковые одновенцовые с выступающей ступицей, плоскими торцами и с выемками в торце; 2)блоки шестерен двух и многовенцовые с отверстиями без выемок и с выемками; 3)валы-шестерни; 4)шестерни с внутренними зубьями или шлицевыми соединениями.

Шестерни изготавливают из серого чугуна, бронзы, углеродистых и легированных сталей 15Х, 20Х, 20, 45, 45Х, 35ХМ, а сильно нагруженные из стали 6ХН8М с последующей термообработкой.

Изготовление шестерен делится на 3 этапа: обработка заготовок, нарезание зубьев, отделка зубьев.

Заготовкой для шестерен диаметром до 50 мм служит прокат, для шестерен диаметром до 300 мм поковки и штамповки на молотах и ГКМ. Внутреннее отверстие диаметром до 25 мм получают прошивкой.

Способы нарезания зубьев шестерен

Нарезание зубьев у шестерен производится в основном 2-мя методами: методом копирования и методом обкатки. Метод копирования осуществляется фасонным режущим инструментом, у которого профиль режущих кромок соответствует профилю впадины зуба шестерни. Нарезание производится дисковой или пальцевой фрезой, фасонным резцом, резцовой головкой или протяжкой.

Метод обкатки осуществляется фрезерованием или долблением, причем режущему инструменту и заготовке сообщается принудительное движение со строго определенным соотношением угловых скоростей, что создает обкатку. Метод обкатки дает более высокую точность, лучшую чистоту чем метод копирования. Цилиндрические шестерни с прямыми и косыми зубьями фрезеруют дисковой или пальцевой модульной фрезами по методу копирования. После прорезки впадины первого зуба фреза отводится в исходное положение, заготовка поворачивается на шаг нарезаемой шестерни при помощи делительной головки и процесс повторяется до тех пор, пока не будут нарезаны все впадины.

Нарезание косозубых цилиндрических шестерен производится на универсально-фрезерном станке, делительная головка которого соединяется зубчатой передачей с ходовым винтом продольной подачи стола. Стол станка поворачивается на угол наклона зуба шестерни. Производительность при этом низкая. Способ одновременного долбления всех зубьев методом копирования на специальном полуавтомате дает высокую производительность, что достигается применением специальной головки, имеющей число резцов, соответствующее числу впадин зубчатого колеса.

Нарезание  шестерен с прямыми зубьями может производиться или методом обкатки, или методом копирования. Метод копирования из-за малой точности и малой производительности применяется только для изготовления шестерен, работающих с небольшой окружной скоростью (до 0,5 м/сек) с небольшой нагрузкой.Более точным является метод обкатки на зубострогальных станках. Производительность этого метода также мала, так как происходят большие потери основного машинного времени на холостые ходы резцов, обратное вращение заготовки и планшайбы с резцами.

Обработка производится особым инструментом шевер-шестерней на специальных станках. Процесс заключается в том, что режущая кромка шевера соскабливает очень тонкую волосообразную стружку с зубьев шестерен. Шевер в шпинделе станка вращается со скоростью 130 м/мин и приводит во вращение обрабатываемую шестерню. Стол станка имеет возвратно-поступательное движение в направлении оси шестерни. При шевинговании для охлаждения применяют масло веретенное №2. Для улучшения работы зубчатых колес и удлинения срока их службы, зуб при шевинговании делают бочкообразным, чем  увеличивают площадь сопряжения шестерен. Шевингование очень дешёвый процесс обработки. От переточки до переточки шевер-шестерня обрабатывает до 3000 шестерен и выдерживает 5-10 переточек. В качестве предварительной обработки перед шевингованием производят черновое нарезание зубьев на зубофрезерном станке с оставлением припуска 0,1-0,2 мм.

Шестерни при закалке деформируются и их исправляют шлифованием. Шлифование производится методами копирования и обкаткой. При копировании шестерня устанавливается на оправке, которую закрепляют в делительном приспособлении на столе специального зубошлифовального станка. Абразивный круг затачивают по эвольвентному профилю соответствующего модуля. Шестерня имеет возвратно-поступательное перемещение со скоростью 8-16 м/мин. После каждого хода стола, шестерня поворачивается делительным приспособлением на определенный угол.         Круг, с помощью которого устройство правится 3-мя алмазами ( по одному с каждой стороны профиля круга и один на периферии круга). Погрешность шлифования по шагу составляет 0,01-0,015 мм. Более высокую точность дает шлифование профиля зуба методом обкатки (погрешность по шагу 2 мкм). Но производительность метода ниже. На станках с двумя кругами шлифование шестерни осуществляют за 2 перехода при двух полных оборотах заготовки, а на станках с одним кругом за 4 оборота. Сначала производится предварительное шлифование. А затем окончательное. Припуск на шлифование оставляют 0,1-0,3 мм на толщину зуба. В качестве отделочных видов обработки местами применяют обкатку, притирку, приработку.

Обкаткой называют обработку незакаленной шестерни вращением её в зацеплении с тремя закалёнными эталонными шестернями в масляной ванне. При этом сглаживаются шероховатости и получаются наклёпанные поверхности.

Притиркой называют отделочную обработку профиля зубьев шестерни при помощи притиров с мелкозернистой поверхностью зубьев высокой точности профиля, хорошего контакта (не менее 75% площади поверхности зуба). Эта обработка снижает погрешности по шагу до 10-15 мкм. Притирка производится на специальных станках путем сцепления закаленной притираемой шестерни с шестернями-притирами. Притиры изготавливают из серого чугуна. Скорость вращения 30-50 м/мин. Кроме вращательного движения притиры имеют также и  возвратно-поступательное движение величиной до 12 мм. Притирка сопровождается обильным поливанием смесью керосина 90%. Веретенного масла 10% и мелкозернистого абразива. На притирку оставляют припуск 0,04 мм.